本文主要对高层建筑结构在台风作用下进行现场实测分析,并对高层建筑风致作用进行数值计算,对于大跨度悬挑屋盖进行风洞试验和风致响应计算,并提出等效风荷载的实用计算方法。本文主要包括如下一些工作:(1)在对不同台风登陆后进行长时间连续观测获得的实测数据的基础上,系统地研究了台风的功率谱、湍流积分尺度和峰值因子等台风相关特征以及在台风作用下的被测结构的自振频率、加速度和阻尼特征等,包括湍流积分尺度、峰值因子自身特征及其和风速之间的相互关系、被测结构的自振频率及其在设计阶段通过有限元模型计算的自振频率之间的关系、被测结构的阻尼和振幅之间的关系以及实测结果和风洞试验结果的对比等,从而获得了较完整的风荷载和结构风致响应等相关信息,并对其成因进行系统分析研究,另外利用时域方法对高层建筑风致响应进行计算。通过这些系统而深入的研究,将为我国在台风作用下结构的动力学特征、风与结构的相互作用、风环境、风场模拟以及设计风荷载等方面的研究提供有价值的成果。(2)利用计算风工程的基本方法对高层建筑的风致作用进行数值评价,其中对计算风工程的计算原理和方法进行分析探讨,对其计算过程中运用不同湍流模型的优劣进行对比分析。在对钝体结构进行湍流计算时,本文提出相应的入口气流和边界条件的模拟方法;同时,对结构网格的划分,本文利用有限体原理和无网格原理相结合的原则提出实用方法,使其既能达到节约计算时间又能达到计算精度的要求。本文还利用不同湍流模型并编制相应的计算程序对高层建筑进行数值计算,并将其与风洞试验的测量结果进行对比,计算结果表明:对于常用几种湍流模型,利用动力亚格子模型的大涡模拟方法能较为准确地模拟出高层建筑在不同风向角下的阻力、升力和力矩系数。LES模型比RANS模型对阻力、升力系数和力矩系数具有较好的模拟结果,对于钝体周边的流场,一些典型的流动特征都能被准确地模拟出来。LES模型能较为准确的模拟出流场湍流,特别是这种模型能准确的捕捉到在转角处出现小的二次分离,而RANS模型不能准确的预测这一点。本文的研究结果将为数值计算在结构风工程中的应用提供重要的参考依据。(3)对大跨度悬挑屋盖在来流有干扰的情况下进行刚性模型风洞试验研究。在风洞试验中,利用技术措施对屋盖进行上下表面同步测压;并测量在不同的屋盖倾角、来流受到干扰以及不同的风向角情况下的屋盖风压分布特性。在对试验结果数据进行深入的处理和分析的基础上,获得了较完整的平均风荷载和脉动风荷载分布信息,包括平均风压系数和脉动风压系数随风向角的变化情况、平均风压系数和脉动风压系数在屋盖上下表面的空间分布情况、屋盖倾角的改变对平均风压系数和脉动风压系数产生的影响以及来流受到干扰情况下对平均风压系数和脉动风压系数产生的影响等,在此基础上系统研究了屋盖上下表面的平均风压系数和脉动风压系数的分布信息,并对其流场机理进行系统研究,从而为此类屋盖的设计和施工提供一定的参考依据。(4)研究大跨度悬挑屋盖的风振计算方法。本文运用随机振动力学和统计学相关知识并结合风对大跨度屋盖作用的相关特征,提出运用荷载相关法及协方差分析方法来对大跨度屋盖体系的各种响应进行求解:对平均响应利用结构力学知识进行求解,而对于脉动响应中的背景响应和共振响应则利用协方差分析方法和荷载相关法进行求解;最后对主次梁屋盖体系中的悬臂结构举例求解,并对求得的结果进行理论分析。(5)研究大跨度悬挑屋盖的等效风荷载的相关问题。本文通过对大量的试验数据的总结以及不同理论方法的比较,利用阵风荷载因子法提出有干扰和无干扰情况下的悬挑屋盖的等效静力风荷载的一般计算方法,从而避免在无干扰情况下,对屋盖的计算偏于不安全,而对于在有干扰情况下的计算又偏于保守,最后,将计算结果和不同求解方法的计算结果进行详细对比分析,发现本文方法能为解决工程实际问题提供一定的参考依据。